氮化鎵基微型同位素電池的研制.pdf

1、基于半導(dǎo)體P-N結(jié)的直接能量轉(zhuǎn)換式同位素電池的研究最早開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)50年代。隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的快速發(fā)展,硅(Si)基、碳化硅(SiC)基直接轉(zhuǎn)換式微型同位素電池正成為近10年來(lái)MEMS微能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并已經(jīng)取得了初步成果。但更高禁帶寬度的半導(dǎo)體氮化鎵(GaN),由于受到材料生長(zhǎng)技術(shù)水平的局限,雖有一些研究小組在做嘗試性研究,目前為止并沒(méi)有取得有意義的實(shí)驗(yàn)性結(jié)果。本文首創(chuàng)性的把補(bǔ)償摻雜技術(shù)應(yīng)用于GaN基微型同位素

2、電池的研究中,詳細(xì)介紹了基于第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料GaN的微型同位素電池的研制,內(nèi)容包括輻射源輻射的Beta粒子在GaN材料中輸運(yùn)軌跡和能量沉積的蒙特卡羅模擬、電池參數(shù)設(shè)計(jì)、GaN材料生長(zhǎng)、電池器件的實(shí)驗(yàn)制備、電池性能測(cè)試與分析等。通過(guò)補(bǔ)償摻雜Fe,獲得低電子濃度的N型氮化鎵作為吸收層,補(bǔ)償摻雜后的電池相比同種結(jié)構(gòu)的非故意摻雜的電池,開(kāi)路電壓提高3倍,短路電流增大50％。通過(guò)對(duì)比補(bǔ)償摻雜后不同吸收層厚度的P-I-N結(jié)構(gòu)電池的輸出,驗(yàn)證了